JP2002234156A - 圧電素子構造体と液体噴射ヘッドならびにそれらの製造方法 - Google Patents

圧電素子構造体と液体噴射ヘッドならびにそれらの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素子を構成する圧電膜や振動板等を薄膜
化することで半導体プロセスで用いられている微細加工
を可能とするとともに耐久性や圧電特性にも優れた圧電
素子構造体および長尺でかつ高密度に形成された吐出口
を有し、安定した信頼性が高い液体噴射ヘッドならびに
それらの製造方法を提供する。 【解決手段】 振動板１１と、上下に電極１６、１７を
形成した圧電膜１５を有する圧電素子構造体１０におい
て、振動板１１は、単結晶シリコンまたはボロン等の元
素がドープされた単結晶シリコン材料で形成されるとと
もに、ＳｉＯ2 ，ＹＳＺ，ＭｇＯ等の酸化物層１３とＳ
ｉＯ2 ，ＹＳＺ，ＭｇＯ，ＳＲＯ等から選ばれた少なく
とも１つの材料の酸化物層１４でサンドイッチ状に挟ま
れた構造とし、圧電膜１５は、ＰＺＴ，ＰＭＮ，ＰＳＮ
−ＰＴ，ＰＭＮ- ＰＴ等からなる一層構造あるいは異な
る組成の積層構造で、単一配向結晶あるいは単結晶とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子構造体と
液体噴射ヘッドならびにそれらの製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、パソコンなどの印刷装置として液
体噴射記録装置を用いたプリンタは、印字性能がよく取
り扱いが簡単でかつ低コストである等の理由から広く普
及している。この液体噴射記録装置には、熱エネルギー
によってインク等の液体中に気泡を発生させ、その気泡
による圧力波により液滴を吐出させるもの、静電力によ
り液滴を吸引吐出させるもの、圧電素子のような振動子
による圧力波を利用したもの等、種々の方式がある。
【０００３】一般に、圧電素子を用いた液体噴射装置
は、例えば液体供給室に連通した圧力室とその圧力室に
連通した液吐出口とを備え、その圧力室に圧電素子が接
合された振動板が設けられて構成されている。このよう
な構成において、圧電素子に所定の電圧を印加して圧電
素子を伸縮させることにより、たわみ振動を起こさせて
圧力室内の液体を圧縮することにより液吐出口から液滴
を吐出させている。近時、カラー用の液体噴射装置が普
及してきたが、その印字性能の向上、特に高解像度化お
よび高速印字、さらには液体噴射ヘッドの長尺化が求め
られている。そのため液体噴射ヘッドを微細化したマル
チノズルヘッド構造を用いて高解像度および高速印字を
実現することが試みられている。液体噴射ヘッドを微細
化するためには、液体を吐出させるための圧電素子を小
型化することが必要になる。さらには、全体のプロセス
を一貫した半導体成膜プロセスで完結することが、低コ
ストで精度の高い長尺の液体噴射ヘッドを提供すること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような圧電素子における圧電膜は、ＰｂＯ，ＺｒＯ2
およびＴｉＯ2 の粉末をシート状に成型加工した後、焼
成することにより形成する方法が採用されていたことか
ら、圧電膜を例えば１０μｍ以下に薄く形成することが
困難であった。このために、圧電膜を微細に加工するこ
とが困難であり、圧電素子を小型化することが困難であ
った。また、このように粉末を焼成することにより形成
された圧電膜は、その厚さが薄くなるにしたがって、結
晶粒界の影響が無視できないようになり、良好な圧電特
性を得ることができなかった。その結果、粉末を焼成す
ることにより形成された圧電膜は、１０μｍ以下になる
とインク等の液体を吐出させるための十分な圧電特性を
得ることができないという問題点があった。このため、
十分な液体の吐出に必要な特性を有する小型の液体噴射
ヘッドをこれまで実現することができなかった。
【０００５】さらに、これらの粉末シートは、１０００
℃以上の高温で、セラミックス等の振動板や構造部材の
上に同時に焼成して密度の高いセラミックスを得るため
に、収縮による寸法変化を無視できない。したがって、
サイズに関してはおのずから限界があり、多数の液吐出
口（ノズル）を配置することが困難となっている。
【０００６】また、スパッタ法を用いた半導体プロセス
での微細加工による液体噴射ヘッドの構成とその製造方
法は、特開平１１−３４８２８５号公報に提案されてい
る。この液体噴射ヘッドは、単結晶のＭｇＯ上に白金を
配向成膜して、その上にＺｒ層を含まないペロブスカイ
トの層とＰＺＴの層の積層体とすることを特徴としてい
る。
【０００７】しかし、前記公報に提案されている方式に
は、以下に示すような大きな問題点が存在する。
【０００８】（１）前記公報に記載の製造方法では、再
現性よく安定した単一配向結晶あるいは単結晶ＰＺＴが
得られない。 （２）前記公報に記載の方法では、単結晶のＭｇＯ等の
高価な単結晶基板上にしか配向したＰＺＴ層が得られ
ず、非常に高価なプロセスとなってしまう。しかも、Ｍ
ｇＯの単結晶基板は大きさに限界があり、大面積の基板
を得ることができない。 （３）前記公報に記載の方法は、接着剤等による圧力室
（液室）部材と圧電部材との接合部あるいは圧電部材近
傍での接合が生じ、微細加工を伴ったマイクロマシーン
の領域では、繰り返しの応力等に対する信頼性がなかな
か得られない。 （４）前記公報に記載の方法における振動板は、液体噴
射ヘッド内のインク等の液体に直接触れ、しかも、製造
プロセスに際しては、酸やアルカリ等の化学薬品に触れ
ることとなり、信頼性のある液吐出素子を得ることがで
きない。しかも、製造プロセスが複雑で、安価な液体噴
射ヘッドにはなり得ない。
【０００９】そこで、本発明は、前述した従来技術の有
する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、圧電
素子を構成する圧電膜や振動板等を薄膜化することで半
導体プロセスで一般に用いられている微細加工を可能と
するとともに耐久性や圧電特性にも優れた圧電素子構造
体および長尺でかつ高密度に形成された液吐出口を有
し、安定した信頼性が高い液体噴射ヘッド、ならびにそ
れらの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の圧電素子構造体は、振動板と圧電膜を有す
る圧電素子構造体であって、前記振動板は、単結晶材料
または多結晶材料あるいはこれらの材料の少なくとも一
方に対して当該材料の成分元素と異なる元素がドープさ
れた材料からなる層と該層をサンドイッチ状に挟む酸化
物層とを有し、前記圧電膜は、単一配向結晶または単結
晶であることを特徴とする。
【００１１】本発明の圧電素子構造体においては、振動
板の膜厚をＤ1 、振動板をサンドイッチ状に挟む酸化物
層の膜厚をそれぞれｄ1 、ｄ2 とするとき、それぞれの
膜厚が、ｄ1 ＋ｄ2 ≦Ｄ1 の関係式を成立するように設
定されていることが好ましく、さらに、圧電膜の膜厚を
Ｄ2 とするとき、それぞれの膜厚が、ｄ1 ＋ｄ2 ＋Ｄ 1
≦５×Ｄ2 の関係式を成立するように設定されているこ
とが好ましい。
【００１２】本発明の圧電素子構造体において、圧電膜
は、ＰＺＴ，ＰＭＮ，ＰＮＮ，ＰＳＮ，ＰＭＮ- ＰＴ，
ＰＮＮ- ＰＴ，ＰＳＮ- ＰＴ，ＰＺＮ- ＰＴの組成のい
ずれかであり、一層構造あるいは異なる組成の積層構造
であることが好ましい。
【００１３】本発明の圧電素子構造体において、振動板
と圧電膜の間に介在する酸化物層は、ＳｉＯ2 ，ＹＳ
Ｚ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＬａＡｌＯ3 ，Ｉｒ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，
ＳＲＯ，ＳＴＯのうち少なくとも一種以上の酸化物であ
ることが好ましい。
【００１４】本発明の圧電素子構造体の製造方法は、振
動板と圧電膜を有する圧電素子構造体の製造方法であっ
て、シリコン層上に酸化物層を介して単結晶シリコン層
のあるシリコン基板上に第２の酸化物層を形成する工
程、第２の酸化物層上に単一配向結晶あるいは単結晶で
ある圧電膜を形成する工程、および圧電膜上に上部電極
を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１５】本発明の液体噴射ヘッドは、液吐出口に連
通され一部に開口部が形成された圧力室を有する本体基
板部と、前記開口部をふさぐように前記圧力室に接合さ
れた圧電素子構造体とを備える液体噴射ヘッドにおい
て、前記圧電素子構造体は振動板と圧電膜を有し、前記
振動板は、単結晶材料または多結晶材料あるいはこれら
の材料の少なくとも一方に対して当該材料の成分元素と
異なる元素がドープされた材料からなる層と該層をサン
ドイッチ状に挟む酸化物層とを有し、前記圧電膜は、単
一配向結晶または単結晶であることを特徴とする。
【００１６】本発明の液体噴射ヘッドにおいては、振動
板の膜厚をＤ1 、振動板をサンドイッチ状に挟む酸化物
層の膜厚をそれぞれｄ1 、ｄ2 とするとき、それぞれの
膜厚が、ｄ1 ＋ｄ2 ≦Ｄ1 の関係式を成立するように設
定されていることが好ましく、さらに、圧電膜の膜厚を
Ｄ2 とするとき、それぞれの膜厚が、ｄ1 ＋ｄ2 ＋Ｄ 1
≦５×Ｄ2 の関係式を成立するように設定されているこ
とが好ましい。
【００１７】本発明の液体噴射ヘッドにおいて、圧電膜
は、ＰＺＴ，ＰＭＮ，ＰＮＮ，ＰＳＮ，ＰＭＮ- ＰＴ，
ＰＮＮ- ＰＴ，ＰＳＮ- ＰＴ，ＰＺＮ- ＰＴの組成のい
ずれかであり、一層構造あるいは異なる組成の積層構造
であることが好ましい。
【００１８】本発明の液体噴射ヘッドにおいて、振動板
と圧電膜の間に介在する酸化物層は、ＳｉＯ2 ，ＹＳ
Ｚ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＬａＡｌＯ3 ，Ｉｒ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，
ＳＲＯ，ＳＴＯのうち少なくとも一種以上の酸化物であ
ることが好ましい。
【００１９】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液
吐出口に連通され一部に開口部が形成された圧力室を有
する本体基板部と、前記開口部をふさぐように前記圧力
室に接合された圧電素子構造体とを備える液体噴射ヘッ
ドの製造方法であって、シリコン層上に酸化物層を介し
て単結晶シリコン層のあるシリコン基板上に第２の酸化
物層を形成する工程、第２の酸化物層上に単一配向結晶
あるいは単結晶である圧電膜を形成する工程、圧電膜を
複数に分離する工程、圧電膜上に上部電極を形成する工
程、および前記圧力室を形成する工程を含むことを特徴
とする。
【００２０】
【作用】本発明によれば、圧電素子構造体を構成する単
結晶あるいは多結晶構造の振動板を酸化物でサンドイッ
チ状に挟むことにより、機械的変位を繰り返しても微小
な亀裂が発生しても、振動板自身の強度が保持され、ま
た、その上に成膜されている圧電膜との密着力が劣化せ
ず、耐久性に優れた素子とすることができる。さらに、
シリコン基板上に圧電定数の高い単一配向結晶あるいは
単結晶の圧電膜を成膜することができ、基板上に順次結
晶配向の方位の揃った膜を成膜できるために、周波数特
性、耐久性、電歪／圧電性能に優れた圧電素子構造体を
得ることができる。
【００２１】前述した圧電素子構造体を液体噴射ヘッド
に組み込むことにより、耐久性に優れ、高密度で吐出力
が大きくかつ高周波数に対応でき、さらに各液吐出口毎
の素子の性能のばらつきが少なくかつ接合強度の強いデ
バイスを得ることができる。また、圧電体や振動板等を
薄膜化することで半導体プロセスで用いられている微細
加工を可能とするとともに耐久性や圧電特性にも優れ、
長尺でかつ安定した信頼性が高い液体噴射ヘッドを安価
に作製することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００２３】図１の（ａ）は、本発明に係る液体噴射ヘ
ッドの斜視図であり、同（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に
沿って破断して示す断面図である。図２は、本発明に係
る液体噴射ヘッドに適用することができる圧電素子構造
体を概略的に示す部分断面図である。
【００２４】本発明の液体噴射記録ヘッド１は、図１の
（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の液吐出口（ノ
ズル）２と、各液吐出口２に対応して設けられた複数の
圧力室（液室）３と、各圧力室３にそれぞれ対応するよ
うに設けられた圧電素子構造体１０とから構成されてお
り、液吐出口２は、オリフィスプレート５に所定の間隔
をもって形成され、圧力室３は、本体基板部（液室基
板）６に液吐出口２にそれぞれ対応するように並列して
形成されており、各圧力室３は、本体基板部６に形成さ
れた液流路６ａを介して各液吐出口２にそれぞれ接続さ
れる。なお、本実施例では、液吐出口２が下面側に設け
られているが、側面側に設けることもできる。また、本
体基板部６の上面には各圧力室３にそれぞれ対応した開
口部６ｂが形成され、本体基板部６の上面において開口
部６ｂを塞ぐように圧電素子構造体１０が位置付けら
れ、圧電素子構造体１０は、振動板１１と圧電素子１２
とから構成されている。
【００２５】本発明の圧電素子構造体１０を構成する振
動板１１は、図２に示すように、単結晶材料あるいは多
結晶材料で形成され、第１の酸化物層１３と第２の酸化
物層１４でサンドイッチ状に挟まれた構造を有し、ま
た、圧電素子構造体１０を構成する圧電素子１２の圧電
膜１５としては、単一配向結晶あるいは単結晶材料が用
いられ、その上下の面にはＡｕ，Ｐｔ等からなる電極１
６、１７が形成されており、これらの圧電膜１５と電極
１６、１７により圧電素子１２を構成する。
【００２６】このように圧電素子構造体１０を構成する
ことにより、単結晶あるいは多結晶構造の振動板１１が
酸化物１３，１４で挟まれているために、機械的変位を
繰り返しても、微小な亀裂が発生しても、振動板自身の
強度が保持され、また、その上に成膜されている圧電膜
との密着力が劣化せず、耐久性に優れた素子とすること
ができる。
【００２７】また、振動板１１、振動板１１を挟んで圧
電膜１５と反対側に形成されている第１の酸化物層１３
および圧電膜１５側にある第２の酸化物層１４において
は、振動板１１の膜厚をＤ1 とし、第１の酸化物層１３
の膜厚をｄ1 、第２の酸化物層１４の膜厚をｄ2 とする
とき、ｄ1 ＋ｄ2 ≦Ｄ1 の関係式が成立するように、そ
れぞれの膜厚を設定することが好ましい。このように、
ｄ1 ＋ｄ2 ≦Ｄ1 が成立する場合にさらに耐久性に優れ
た圧電素子構造体（１０）および液体噴射ヘッド（１）
を得ることができる。
【００２８】振動板１１（膜厚Ｄ1 ）、第１の酸化物層
１３（膜厚ｄ1 ）、第２の酸化物層１４（膜厚ｄ2 ）等
の具体的な膜厚としては、第１の酸化物層１３の膜厚ｄ
1 は５ｎｍ〜５μｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜３μ
ｍである。第２の酸化物層１４の膜厚ｄ2 は５ｎｍ〜３
μｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍである。振動
板１１の膜厚Ｄ1 の具体的な膜厚としては、１００ｎｍ
〜１０μｍで、好ましくは５００ｎｍ〜５μｍである。
振動板１１の膜厚Ｄ1 が１０μｍ厚を超えると、液体噴
射ヘッド用には変位量が低減するため高密度化には不向
きとなり好ましくない。
【００２９】さらに、本発明の圧電素子構造体において
は、圧電膜１５の膜厚をＤ2 とする場合に、ｄ1 ＋ｄ2
＋Ｄ1 ≦５×Ｄ2 の関係式が成立することが好ましい。
ｄ1＋ｄ2 ＋Ｄ1 ≦５×Ｄ2 が成立する場合、変位量の
大きい圧電素子構造体を得ることができる。なお、圧電
膜１５の膜厚Ｄ2 の具体的な膜厚としては、５００ｎｍ
〜１０μｍで、好ましくは１μｍ〜５μｍである。
【００３０】振動板１１の物質としてはＳｉであり、好
ましくは単結晶Ｓｉである。また、振動板１１として、
Ｂなどの元素でドーピングされていても良い。振動板１
１として使用するＳｉの格子定数を利用して圧電膜１５
を単一配向結晶あるいは単結晶にすることができる。
【００３１】振動板１１上に形成する第１の酸化物層１
３の物質としては、ＳｉＯ2 ，ＹＳＺ（イットリウム安
定化ジルコニア）、ＭｇＯ等であり、また、第２の酸化
物層１４の物質としては、ＳｉＯ2 ，ＹＳＺ，Ａｌ2 Ｏ
3 ，ＬａＡｌＯ3 ，Ｉｒ2 Ｏ 3 ，ＭｇＯ，ＳＲＯ（Ｓｒ
ＲｕＯ3 ）およびＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ3 ）等から選ばれ
た少なくとも１つの材料を用いる。なお、ＳｉＯ2 以外
の酸化物を用いる場合は、それらは（１１１）あるいは
（１００）などに結晶配向した材料となる。この酸化物
層がＳｉＯ2 と他の酸化物の組み合わせである場合、Ｓ
ｉＯ2 中に他の酸化物の金属元素を微量含有させた構成
が、振動板としての振動特性等に優れる。含有量として
は、１０ａｔ％以下で、好ましくは５ａｔ％以下であ
る。
【００３２】本発明の圧電素子構造体１０に使用する圧
電膜１５の物質としては、以下のものが選択できる。例
えば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒx Ｔｉ1-x ）Ｏ3 ］，ＰＭＮ
［Ｐｂ（Ｍｇx Ｎｂ1-x ）Ｏ3 ］，ＰＮＮ［Ｐｂ（Ｎｂ
x Ｎｉ1-x ）Ｏ3 ］，ＰＳＮ［Ｐｂ（Ｓｃx Ｎｂ1-x ）
Ｏ3 ］，ＰＺＮ［Ｐｂ（Ｚｎx Ｎｂ1-x ）Ｏ3 ］，ＰＭ
Ｎ−ＰＴ｛(1-y) ［Ｐｂ（Ｍｇx Ｎｂ1-x ）Ｏ3 ］−y
［ＰｂＴｉＯ3 ］｝，ＰＳＮ−ＰＴ｛(1-y) ［Ｐｂ｛Ｓ
ｃx Ｎｂ1-x ｝Ｏ3 ］−y ［ＰｂＴｉＯ3 ］｝，ＰＺＮ
−ＰＴ｛(1-y) ［Ｐｂ（Ｚｎx Ｎｂ1-x ）Ｏ3 ］−y
［ＰｂＴｉＯ3 ］｝である。ここで、ｘおよびｙは１以
下で０以上の数である。例えば、ＰＭＮの場合、ｘは
０．２〜０．５で、ＰＳＮでは、ｘは０．４〜０．７が
好ましく、ＰＭＮ−ＰＴのｙは０．２〜０．４、ＰＳＮ
−ＰＴのｙは０．３５〜０．５、ＰＺＮ−ＰＴのｙは
０．０３〜０．３５が好ましい。
【００３３】本発明においては、これらの物質を単一配
向結晶あるいは単結晶として成膜させることができるた
めに、性能に優れた素子を得ることができる。例えば、
スパッタ成膜により圧電膜を単結晶構造にする方法とし
て、成膜温度から３０℃／ｍｉｎ以上の急速冷却を行う
ことにより、達成することができ、さらに、その他の方
法を用いても良い。
【００３４】また、圧電膜は、単一組成の一層構造であ
っても良いし、２種類以上の組み合わせによる異なる組
成の積層構造でも良い。また、結晶構造制御のために異
種の組成のアンカー層を成膜した後に成膜しても良い。
例えば、ＰＺＴを単結晶成膜させる場合などはＺｒ成分
が最初入りやすくなるために、ＰｂＴｉＯ3 のアンカー
層を成膜した後に成膜することが望ましい。また、上記
主成分に微量の元素をドーピングした組成物であっても
良い。なお、単一配向結晶あるいは単結晶とは、ＸＲＤ
（Ｘ線回折装置）のθ−２θ（アウトプレーン）測定に
より、膜の優先配向度が８０％以上あるものであり、好
ましくは８５％以上、より好ましくは９５％以上のもの
である。
【００３５】なお、ＰＭＮ−ＰＴあるいはＰＺＮ−ＰＴ
の単結晶圧電膜を圧電素子として応用した例は、米国特
許第５８０４９０７号明細書に記載されているが、この
方法はＴＳＳＧ法（Top Seeded Solution Growth metho
d ）により作製されたバルクの結晶体を切断加工処理お
よび振動板となる基板に接合することにより素子化する
ものである。そのために、微細加工に適さず、さらに、
本発明のように圧電膜の膜厚を１０μｍ以下にすること
はできない方法である。また、バルク中の結晶方位に合
わせて切断する必要があるため、非常な手間と労力が必
要となるばかりか、結晶配向の不一致を起こす場合もあ
る。
【００３６】本発明においては、基板上に順次結晶配向
の方位の揃った膜を成膜できるために、上記のような問
題は発生せず、液体噴射ヘッドの場合等には各液吐出口
（ノズル）毎の素子の性能のばらつきが少なくかつ接合
強度の強いデバイスを得ることができる。また、単一配
向結晶あるいは単結晶の圧電膜であるため、その耐久
性、圧電特性にも優れた素子となる。
【００３７】次に、本発明の圧電素子構造体の具体的な
層構成を列挙する。層構成の表示は、上部電極１７／／
圧電膜１５／／下部電極１６／／第２の酸化物層１４／
／振動板１１／／第１の酸化物層１３とする（なお、数
字は図２における符号を示す）。
【００３８】 例１：Pt//PZT(001)/PT(001)//Pt(100)//MgO(100)//Si(100)//SiO2 この層構成での振動板はＳｉ（１００）であり、振動板を挟む酸化物層は、Ｍ ｇＯ（１００）とＳｉＯ2 である。以下、同様に例示する。 例２：Au//PZT(001)/PT(001)//PT(100)//YSZ(111)/SiO2//Si(111)//SiO2 例３：Au//PZT(111)/PT(111)//PT(111)//YSZ(100)/SiO2//Si(100)//SiO2 例４：Pt//PZT(111)/PT(111)//Pt(111)//YSZ(100)/Zr//Si(100)//SiO2 例５：Pt//PZT(111)/PT(111)//Pt(111)//MgO(111)//Si(100)//SiO2 例６：Au//PZT(001)//SRO(001)//Si(100)//SiO2 例７：Al//PZT(111)//SRO(111)//Si(111)//SiO2 例８：Au//PZT(111)/PT(111)//Pt(111)//YSZ(100)/SiO2//Si(100)//YSZ(100) 例９：Pt//PZT(001)//SRO(001)//Si(100)//YSZ(100) 例１０：Au//PZT(001)/PT(001)//Pt(100)//MgO(100)//Si(100)//YSZ(100) 例１１：Pt//PZT(001)/PT(001)//Pt(100)//MgO(100)//Si(100)//YSZ(100) 例１２：Pt//PZT(001)/PT(001)//Pt(100)//Al2O3(100)//Si(100)//SiO2 例１３：Ag//PZT(001)/PT(001)//Pt(100)//LaAlO3(100)//Si(100)//SiO2
【００３９】なお、例６、７および９においては、ＳＲ
Ｏが、導電性を有しているので、第２の酸化物層１４と
下部電極１６を兼用する構造である。また、前記の具体
例では、圧電膜として、ＰＺＴあるいはＰＺＴ／ＰＴの
積層構造を例示したが、これらは、前述したように、Ｐ
ＭＮ，ＰＺＮ，ＰＳＮ，ＰＮＮ，ＰＭＮ−ＰＴ，ＰＳＮ
−ＰＴ，ＰＺＮ−ＰＴに適宜変更させた層構成でも良
い。
【００４０】例えば、 Au//PMN(001)//Pt(100)//MgO(100)//Si(100)//SiO2； Pt//PMN-PT(001)//Pt(100)//MgO(100)/SiO2//Si(100)//SiO2； Al//PMN-PT(001)/PT(001)//Pt(100)//YSZ(111)/SiO2//Si(111)//SiO2 等のようにすることもできる。
【００４１】なお、前記の層構成の表示において、括弧
内に示した結晶方位は、前述したように８０％以上、好
ましくは８５％以上、より好ましくは９５％以上の優先
配向する結晶配向を示している。
【００４２】第２の酸化物層１４として、Ｓｉの酸化膜
であるＳｉＯ2 を選択するか、あるいは、他の酸化物Ｙ
ＳＺ，ＭｇＯ，Ｉｒ2 Ｏ3 を選択するかは、製造プロセ
スの変更等により適宜選択することができる。例えば、
ＹＳＺの成膜時に金属ターゲットからＹＳＺを成膜する
ことによりＳｉＯ2 の生成を抑制することができる。ま
た、Ｓｉ層の上に金属膜（例えばＺｒ等）を薄膜成膜し
ておけば、ＳｉＯ2 の生成を防ぐことができる。
【００４３】次に、本発明に係る圧電素子構造体および
液体噴射ヘッドの製造方法について詳細に説明する。
【００４４】本発明の振動板と圧電膜を有する圧電素子
構造体の製造方法は、シリコン層上に酸化物層を介し
て単結晶シリコン層のあるシリコン基板上に第２の酸化
物層を形成する工程、第２の酸化物層上に単一配向結
晶あるいは単結晶である圧電膜を形成する工程、および
圧電膜上に上部電極を形成する工程を有する。
【００４５】また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法
は、液吐出口に連通され一部に開口部が形成された圧力
室を有する本体部と前記開口部を塞ぐように圧力室に接
合された圧電振動部（圧電素子構造体）とを備えた液体
噴射ヘッドの製造方法であって、前記の圧電素子構造体
の製造方法の工程〜の他に、圧電膜を分離する工
程、圧力室を形成する工程、および液吐出口（ノズ
ル）を形成する工程を有する。
【００４６】以下、前記の各工程について順次説明す
る。の工程における「シリコン層上に酸化物層を介し
て単結晶シリコン層のあるシリコン基板」とは、ＳＯＩ
（silicon-on-insulator）基板を用いても良いし、ま
た、シリコン基板上に単結晶酸化物を成膜し、その上に
単結晶シリコン層を成膜したものを用いても良い。ＳＯ
Ｉ基板の場合、シリコン層上の酸化物層とは、例えばＳ
ｉＯ2 であり、また、単結晶酸化物とは、例えばＹＳＺ
（１００），ＹＳＺ（１１１），ＭｇＯ（１００），Ｍ
ｇＯ（１１１），ＳＴＯ（１００），ＳＴＯ（１１１）
等である。酸化物層の膜厚（ｄ1 ）は５ｎｍ〜５μｍで
あり、好ましくは１０ｎｍ〜３μｍである。これらの酸
化物層は、の工程における圧力室を形成する場合のエ
ッチングストップ層として利用することもできる。
【００４７】単結晶シリコンの上に形成する第２の酸化
物層は、の工程および／あるいはの工程の前に成膜
することが好ましい。第２の酸化物層としては、例え
ば、ＳｉＯ2 ，ＹＳＺ（１００），ＹＳＺ（１１１），
ＳＲＯ（００１），ＳＲＯ（１１１），ＭｇＯ（１０
０），ＭｇＯ（１１１），Ｉｒ2 Ｏ3 （１００），Ｉｒ
2Ｏ3 （１１１），Ａｌ2 Ｏ3 （１００），Ａｌ2 Ｏ3
（１１１），ＬａＡｌＯ3（１００），ＬａＡｌＯ3
（１１１），ＳＴＯ（１００），ＳＴＯ（１１１）等で
ある。これらの膜厚（ｄ2 ）は、前述したように５ｎｍ
〜３μｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍである。
【００４８】前述した層構成において、第２の酸化物層
は、例１では、ＭｇＯであり、例２では、ＹＳＺとＳｉ
Ｏ2 である。このＳｉＯ2 は、緩衝膜であるＹＳＺの成
膜時の酸化反応で生成させるか、あるいは、成膜後の熱
処理により成膜させても良い。第２の酸化物層にＳｉＯ
2 が含まれる場合、ＳｉＯ2 中には他の酸化物層（緩衝
膜）の金属元素を微量含有させることが好ましく、その
含有方法としては他の酸化物層の成膜方法として酸化物
ターゲットを使用したスパッタ法を用いることが好まし
い。ＳｉＯ2 の膜厚は、ＹＳＺの成膜した最高温度から
の降温プロセスおよびその温度保持時間、さらには再熱
処理条件およびその保持時間を選択することによりその
膜厚を制御することができ、例えば、スパッタ成膜温度
でそのまま温度保持し、そのときの雰囲気を水蒸気にす
れば、さらにＳｉＯ2 の膜厚を厚くすることができる。
また、金属Ｚｒターゲットから最初に金属層を形成しそ
の後にＹＳＺを成膜すれば、ＹＳＺとＳｉの界面にＳｉ
Ｏ2 層の生成は防ぐことができる。なお、ＳｉＯ2 層を
生成させるかどうかは、材料と性能により適宜選択する
ことができる。
【００４９】の圧電膜を形成する工程では、ＰＺＴ，
ＰＭＮ，ＰＺＮ，ＰＳＮ，ＰＮＮ，ＰＭＮ−ＰＴ，ＰＳ
Ｎ−ＰＴ，ＰＺＮ−ＰＴ等の組成のいずれかを用いて、
一層構造あるいは積層構造の圧電膜を形成する。また、
圧電膜は、単一配向結晶あるいは単結晶として成膜する
ことが好ましい。
【００５０】の工程における圧電膜上への上部電極の
形成は、スパッタ法、蒸着法あるいは塗布法などにより
形成することができる。電極材料としては、例えば、Ａ
ｕ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｎｉ等の金属材料
やＳＲＯ，ＩＴＯ等の導電性酸化物でも良い。上部電極
は、圧電膜上へのベタ電極でも良いし、櫛型電極でも良
い。
【００５１】本発明の圧電素子構造体の製造方法におい
ては、シリコン基板上に圧電定数の高い単一配向結晶あ
るいは単結晶圧電膜を成膜することができ、また、接合
強度が高く、耐久性に優れた振動板を作成することがで
き、周波数特性、耐久性、電歪／圧電性能に優れた圧電
素子構造体を得ることができる。
【００５２】さらに、液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、の圧電膜を分離する工程とは、上記の工程で成
膜した圧電膜をパターニングする工程である。パターニ
ングは、液吐出口（ノズル）と圧力室の各々にそれぞれ
対応するように分離するものであるが、そうでなくても
良い。パターニング方法としては、ウェットエッチン
グ、ドライエッチングあるいは機械的切断等がある。ウ
ェットエッチングおよびドライエッチングにおいては、
パターニングのためにレジスト処理を施すとともに、シ
リコン基板保護のための保護膜形成を必要に応じて行っ
ても良い。また、分離された圧電膜の間に圧電膜の伸縮
を阻害しない剛性の低い樹脂等を充填しても良い。
【００５３】の圧力室を形成する工程は、圧電膜がの
った反対側のシリコン層の加工工程および／あるいは別
途、圧力室部を形成した別基板を上記シリコン基板と接
合する工程である。シリコン層の加工工程としては、ウ
ェットエッチング、ドライエッチング、機械的加工（例
えば、サンドブラスト処理等）である。なお、圧力室部
を形成した別基板に用いられる基板とは、シリコン基
板、ＳＵＳ基板あるいはポリマー材料で形成された基板
などである。シリコン基板、ＳＵＳ基板を用いた場合の
接合方法としては、陽極酸化接合法、活性金属法等の方
法で行う他に接着剤を用いて行うこともできる。ポリマ
ー材料を用いた場合は、例えば、レジスト材料を用い
て、エッチング処理により形成しても良いし、予め加工
された基板を用いても良い。圧力室の形状は、長方形、
円形、楕円形等各種選択することができる。また、サイ
ドシューターの場合の圧力室の断面形状をノズル方向に
絞った形状にすることもできる。
【００５４】の液吐出口を形成する工程は、液吐出口
が穿設されたオリフィスプレートを各圧力室部に対応し
て接合しても良いし、レジスト材料等で液吐出口を形成
しても良い。また、ポリマー基板を貼り合わせた後にレ
ーザー加工により各圧力室に対応して液吐出口を形成し
ても良い。レジスト材料で液吐出口を形成する方法で
は、上記のの工程と同時に行う方法でも良い。また、
、、の各工程の順序は、順不同であり、最後に
の圧電膜の分離工程を行う等の方法を採っても良い。
【００５５】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、前
述した圧電素子構造体と同様、圧電膜が単一配向結晶あ
るいは単結晶であり、接合強度が高くかつ耐久性の優れ
た振動板を作成することができるために、高密度で吐出
力が大きく、かつ高周波数に対応できる液体噴射ヘッド
を得ることができる。
【００５６】次に、本発明を具体的な実施例を挙げてさ
らに説明する。
【００５７】（実施例１）本実施例について図３を参照
して説明する。なお、図３は、本発明に係る圧電素子構
造体の製造方法の一実施例に基づいて作製された圧電素
子構造体の部分断面図である。
【００５８】先ず、６２５μｍ厚のシリコン層２８、
０．２μｍ厚のＳｉＯ2 層２３、３μｍ厚の単結晶Ｓｉ
（１００）層２１から構成されるＳＯＩ基板２９を用い
て、単結晶Ｓｉ（１００）層２１上にスパッタ成膜によ
りＹＳＺ（１００）２４を８００℃下０．３μｍ厚で成
膜した。その後、下部電極Ｐｔ（１１１）２６を０．５
μｍ成膜し、その上にＰＴ（１１１），ＰＺＴ（１１
１）の圧電膜２２を６００℃で成膜した。ＰＺＴの組成
はＰｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 で成膜した。圧電膜２
２の全体の膜厚は３．５μｍであった。すべての成膜工
程において、成膜後の冷却過程を４０℃／分以上の降温
速度で行い膜の単結晶性を制御した。また、この工程
で、ＹＳＺ（１００）２４とＳｉ（１００）２１の界面
には第２の酸化物層としてＳｉＯ2 層２４ａが０．０２
μｍの厚みで形成されていた。ＳｉＯ2層２４ａの膜厚
は、８００℃で成膜した後そのまま水蒸気中で１００分
温度保持した場合には０．２μｍになっていた。ＳｉＯ
2 中のＹおよびＺｒ金属の含有量は４．６ａｔ％であっ
た。圧電膜２２の単結晶性は、ＸＲＤ（Ｘ線回折装置）
により（１１１）の配向が９９％以上であることを確認
した。
【００５９】この圧電膜２２の上に上部電極２７として
Ａｕを蒸着で付けた。その後、シリコン層２８を、ＴＭ
ＡＨ（トリメチルアンモニウムヒドロキシド）を用いて
ウェットエッチングにより第１の酸化物層２３で幅１０
０μｍ、長さ２ｍｍの長方形になるようにエッチングを
行った。
【００６０】以上のようにして作製される圧電素子構造
体（図３）において、上下の電極２６、２７を取り出
し、駆動周波数３５ｋＨｚで駆動電圧＋５Ｖ／−５Ｖで
変位量を測定したところ、中心部で０．２６μｍの変位
量であった。また、第２の酸化物層２４を１．０μｍに
した構造体においても、０．２５μｍの良好な変位量を
測定した。
【００６１】また、同様の構成で圧電膜が多結晶体（配
向性が４３％）である圧電素子構造体を作製して同様に
変位量を測定したところ、０．０４μｍであり、各素子
間のばらつきも大きいものであるばかりか、耐圧性も低
いものであった。
【００６２】（実施例２）単結晶Ｓｉ層の結晶配向が
（１１１）の基板を用いてスパッタ成膜し、前述した層
構成における例２の構造体を作製した。ＰＺＴの結晶配
向を（００１）にすることにより、さらに耐圧性の良好
な素子を得ることができた。また、実施例１と同様にエ
ッチング処理を行った後に測定した変位量は、０．２５
μｍ〜０．２８μｍと良好な値であった。
【００６３】（実施例３）本実施例に基づく液体噴射ヘ
ッドの製造方法について図４を参照して説明する。な
お、図４は、本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法の
一実施例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの部分断
面図である。
【００６４】Ｂドープされた単結晶Ｓｉ（１００）／Ｓ
ｉＯ2 ／Ｓｉ構成の基板３９（各膜厚：２．５μｍ／１
μｍ／２５０μｍ）を用いて、Ｂドープされた単結晶Ｓ
ｉ（１００）３１の上にＭｇＯ（１００）３４を０．３
μｍの厚みで形成した。さらにＰｔ（１００）３６を
０．４μｍ、ＰＭＮ（００１）の圧電膜３２を２．３μ
ｍ厚で成膜した。ＰＭＮの組成は、Ｐｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 で調整した。ＴＥＭ観察によると、ＭｇＯ３
４とＳｉ（１００）３１の界面に０．０５μｍのＳｉＯ
2 層３４ａが形成されていた。上部電極３７にはＡｕを
ペースト塗布した。そして、Ｓｉ層３８をＳＦ6 とＣ4
Ｆ8 を用いたプラズマエッチング処理により圧力室４１
を形成した。その後、圧力室の一部をなすＳｉ中間基板
４２およびオリフィスプレート４３を接合し、本実施例
の液体噴射ヘッドを得た。
【００６５】以上のようにして作製される本実施例の液
体噴射ヘッドを示す図４において、３１はＢドープされ
た単結晶Ｓｉからなる振動板、３２はＰＭＮの圧電膜、
３３は第１の酸化物層、３４、３４ａは第２の酸化物
層、３６は下部電極、３７は上部電極である。また、３
８は圧力室４１が形成されたＳｉ層、４２は中間基板、
４３は液吐出口４４が形成されたオリフィスプレートで
あり、圧力室４１の幅は６０μｍ、奥行き２．２ｍｍ、
圧力室４１間の隔壁幅は２４μｍである。
【００６６】この液体噴射ヘッドを用いて、インクの吐
出実験を行った。駆動周波数３５ｋＨｚで＋７Ｖ／−７
Ｖの駆動電圧で、最大１２．８ｍ／ｓｅｃの吐出速度を
観測した。吐出される液滴サイズは、３ｐｌから２６ｐ
ｌまで、駆動条件の変更により調節することができた。
また、耐久試験により１０9 回の変位を繰り返したが変
位量の低減は５％以内であった。
【００６７】また、単結晶シリコン層の膜厚を１０μｍ
および１１μｍとする基板を用い、その他の構成は同様
にして、２種類の液体噴射ヘッドを作製した。Ｓｉ層の
膜厚が１０μｍの液体噴射ヘッドの変位量は、２．５μ
ｍ厚の液体噴射ヘッドに比べて１０％低減したが、１０
ｃｐｓの高粘度の液滴を吐出できた。１１μｍの液体噴
射ヘッドは、変位量の低減が１７〜１８％であったが、
同様に高粘度の液滴を吐出できた。ただし、１０μｍの
液体噴射ヘッドに比べ若干耐久性に劣るものであった。
【００６８】（実施例４）前述した実施例３における圧
電膜をＰＳＮ−ＰＴ（００１）とし、その他の構成は同
様にして液体噴射ヘッドを作製した。ＰＳＮ−ＰＴの組
成は0.55［Ｐｂ（Ｓｃ1/2 Ｎｂ1/2 ）Ｏ3 ］−0.45［Ｐ
ｂＴｉＯ3 ］に調整した。圧力室の幅等の大きさは実施
例３と同じサイズにし、そして同じ駆動条件で、１４．
３ｍ／ｓｅｃの速度でインクを吐出することができた。
また、本実施例の構成で圧力室幅を４０μｍ、圧力室長
を２．５ｍｍとしても１０ｍ／ｓｅｃ以上の実用に耐え
る速度でインクを吐出できた。
【００６９】（実施例５）前述した実施例４における圧
電膜をＰＺＮ−ＰＴ（００１）とし、その他の構成は実
施例４と同様にして液体噴射ヘッドを作製した。ＰＺＮ
−ＰＴの組成は、 0.90｛Ｐｂ（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ
3 ｝−0.10｛ＰｂＴｉＯ3 ｝である。圧力室の幅を６０
μｍとして同様の吐出実験を行うと、インクの吐出速度
が１４．１ｍ／ｓｅｃと良好な吐出速度を観測した。ま
た、液滴量も非常に安定していた。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電素子構造体を構成する単結晶あるいは多結晶構造の
振動板を酸化物でサンドイッチ状に挟むことにより、機
械的変位を繰り返しても微小な亀裂が発生しても、振動
板自身の強度が保持され、また、その上に成膜されてい
る圧電膜との密着力が劣化せず、耐久性に優れた素子と
することができる。さらに、シリコン基板上に圧電定数
の高い単一配向結晶あるいは単結晶の圧電膜を成膜する
ことができ、基板上に順次結晶配向の方位の揃った膜を
成膜できるために、周波数特性、耐久性、電歪／圧電性
能に優れた圧電素子構造体を得ることができる。
【００７１】また、前述した圧電素子構造体を液体噴射
ヘッドに組み込むことにより、耐久性に優れ、高密度で
吐出力が大きくかつ高周波数に対応でき、さらに各液吐
出口毎の素子の性能のばらつきが少なくかつ接合強度の
強いデバイスを得ることができ、また、圧電体や振動板
等を薄膜化することで半導体プロセスで用いられている
微細加工を可能とするとともに耐久性や電歪／圧電特性
にも優れ、長尺でかつ安定した信頼性が高い液体噴射ヘ
ッドを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る液体噴射ヘッドの斜視図
であり、同（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して
示す断面図である。
【図２】本発明に係る液体噴射ヘッドに適用することが
できる圧電素子構造体を概略的に示す部分断面図であ
る。
【図３】本発明に係る圧電素子構造体の製造方法の一実
施例に基づいて作製された圧電素子構造体の部分断面図
である。
【図４】本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法の一実
施例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの部分断面図
である。
【符号の説明】
１ 液体噴射ヘッド ２ 液吐出口 ３ 圧力室 ５ オリフィスプレート ６ 本体基板部 １０ 圧電素子構造体 １１ 振動板 １２ 圧電素子 １３ 第１の酸化物層 １４ 第２の酸化物層 １５ 圧電膜 １６ 下部電極 １７ 上部電極 ２１ 振動板 ２２ 圧電膜 ２３ 第１の酸化物層 ２４、２４ａ 第２の酸化物層 ２６ 下部電極 ２７ 上部電極 ２８ シリコン層 ２９ ＳＯＩ基板 ３１ 振動板 ３２ 圧電膜 ３３ 第１の酸化物層 ３４、３４ａ 第２の酸化物層 ３６ 下部電極 ３７ 上部電極 ３８ シリコン基板 ３９ 基板 ４１ 圧力室 ４３ オリフィスプレート ４４ 液吐出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/18 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｚ 41/22 41/22 Ｚ Ｈ０２Ｎ 2/00 (72)発明者 松田 堅義 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 福井 哲朗 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 和佐 清孝 奈良県奈良市千代ヶ丘２丁目７番地の27 Ｆターム(参考） 2C057 AF69 AF93 AG12 AG32 AG39 AG44 AG52 AG55 AP02 AP14 AP22 AP23 AP32 AP33 AP52 AP54 AP56 AP57 AQ02 BA03 BA14

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 振動板と圧電膜を有する圧電素子構造体
    であって、前記振動板は、単結晶材料または多結晶材料
    あるいはこれらの材料の少なくとも一方に対して当該材
    料の成分元素と異なる元素がドープされた材料からなる
    層と該層をサンドイッチ状に挟む酸化物層とを有し、前
    記圧電膜は、単一配向結晶または単結晶であることを特
    徴とする圧電素子構造体。
  2. 【請求項２】 振動板の膜厚をＤ1 、振動板をサンドイ
    ッチ状に挟む酸化物層の膜厚をそれぞれｄ1 、ｄ2 とす
    るとき、それぞれの膜厚が、ｄ1 ＋ｄ2 ≦Ｄ 1 の関係式
    を成立するように設定されていることを特徴とする請求
    項１記載の圧電素子構造体。
  3. 【請求項３】 圧電膜の膜厚をＤ2 とするとき、それぞ
    れの膜厚が、ｄ1 ＋ｄ2 ＋Ｄ1 ≦５×Ｄ2 の関係式を成
    立するように設定されていることを特徴とする請求項２
    記載の圧電素子構造体。
  4. 【請求項４】 圧電膜は、ＰＺＴ，ＰＭＮ，ＰＮＮ，Ｐ
    ＳＮ，ＰＭＮ- ＰＴ，ＰＮＮ- ＰＴ，ＰＳＮ- ＰＴ，Ｐ
    ＺＮ- ＰＴの組成のいずれかであり、一層構造あるいは
    異なる組成の積層構造であることを特徴とする請求項１
    ないし３のいずれか１項に記載の圧電素子構造体。
  5. 【請求項５】 振動板と圧電膜の間に介在する酸化物層
    が、ＳｉＯ2 ，ＹＳＺ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＬａＡｌＯ3 ，Ｉ
    ｒ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＳＲＯ，ＳＴＯのうち少なくとも一
    種以上の酸化物であることを特徴とする請求項１ないし
    ４のいずれか１項に記載の圧電素子構造体。
  6. 【請求項６】 振動板と圧電膜を有する圧電素子構造体
    の製造方法であって、シリコン層上に酸化物層を介して
    単結晶シリコン層のあるシリコン基板上に第２の酸化物
    層を形成する工程、第２の酸化物層上に単一配向結晶あ
    るいは単結晶である圧電膜を形成する工程、および圧電
    膜上に上部電極を形成する工程を含むことを特徴とする
    圧電素子構造体の製造方法。
  7. 【請求項７】 液吐出口に連通され一部に開口部が形成
    された圧力室を有する本体基板部と、前記開口部をふさ
    ぐように前記圧力室に接合された圧電素子構造体とを備
    える液体噴射ヘッドにおいて、前記圧電素子構造体は振
    動板と圧電膜を有し、前記振動板は、単結晶材料または
    多結晶材料あるいはこれらの材料の少なくとも一方に対
    して当該材料の成分元素と異なる元素がドープされた材
    料からなる層と該層をサンドイッチ状に挟む酸化物層と
    を有し、前記圧電膜は、単一配向結晶または単結晶であ
    ることを特徴とする液体噴射ヘッド。
  8. 【請求項８】 振動板の膜厚をＤ1 、振動板をサンドイ
    ッチ状に挟む酸化物層の膜厚をそれぞれｄ1 、ｄ2 とす
    ると、それぞれの膜厚が、ｄ1 ＋ｄ2 ≦Ｄ1の関係式を
    成立するように設定されていることを特徴とする請求項
    ７記載の液体噴射ヘッド。
  9. 【請求項９】 圧電膜の膜厚をＤ2 とすると、それぞれ
    の膜厚が、ｄ1 ＋ｄ 2 ＋Ｄ1 ≦５×Ｄ2 の関係式を成立
    するように設定されていることを特徴とする請求項８記
    載の液体噴射ヘッド。
  10. 【請求項１０】 圧電膜は、ＰＺＴ，ＰＭＮ，ＰＮＮ，
    ＰＳＮ，ＰＭＮ- ＰＴ，ＰＮＮ- ＰＴ，ＰＳＮ- ＰＴ，
    ＰＺＮ- ＰＴの組成のいずれかであり、一層構造あるい
    は異なる組成の積層構造であることを特徴とする請求項
    ６ないし９のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
  11. 【請求項１１】 振動板と圧電膜の間に介在する酸化物
    層が、ＳｉＯ2 ，ＹＳＺ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＬａＡｌＯ3 ，
    Ｉｒ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＳＲＯ，ＳＴＯのうち少なくとも
    一種以上の酸化物であることを特徴とする請求項６ない
    し１０のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
  12. 【請求項１２】 液吐出口に連通され一部に開口部が形
    成された圧力室を有する本体基板部と、前記開口部をふ
    さぐように前記圧力室に接合された圧電素子構造体とを
    備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、シリコン層
    上に酸化物層を介して単結晶シリコン層のあるシリコン
    基板上に第２の酸化物層を形成する工程、第２の酸化物
    層上に単一配向結晶あるいは単結晶である圧電膜を形成
    する工程、圧電膜を複数に分離する工程、圧電膜上に上
    部電極を形成する工程、および前記圧力室を形成する工
    程を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
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